Studi Eksperimental Sistem Pendingin Baterai Listrik Berbasis Immersion Cooling Dengan Menggunakan Fluida Dielektrik

Dhanang Sulistio Aji, Ir. Indro Pranoto, S.T., M.Eng., Ph.D., IPM., ASEAN Eng. ; Dr. Ir. Hifni Mukhtar Ariyadi, S.T., M.Sc., IPM.

2025 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Baterai lithium-ion (Li-ion) banyak digunakan pada kendaraan listrik (EV) karena 

densitas energi tinggi dan umur pakai panjang. Namun, performa dan keamanannya sangat 

dipengaruhi oleh suhu operasi, dengan kisaran optimal 25–40 °C. Ketidakefisienan sistem 

manajemen termal (BTMS) dapat memicu penurunan kapasitas, kinerja, hingga risiko 

thermal runaway. Metode immersion cooling dengan fluida dielektrik menjadi solusi 

potensial karena memiliki efisiensi perpindahan panas tinggi dan mampu menjaga 

keseragaman suhu baterai. 

Penelitian ini mengkaji performa immersion cooling menggunakan fluida HFE 

7100 dan fluida SF3 dengan menggunakan baterai tunggal LFP 18650 dan NMC 18650. 

Penelitian dilakukan mencelupkan secara simetris ke dalam cairan dielektrik fluida HFE

7100 (berbasis hydrofluoroether) dan fluida SF33 (berbasis hidrofluoroolefin) 

menggunakan fasilitas immersion cooling test. Parameter yang diamati meliputi distribusi 

temperatur, temperatur rata-rata, heat transfer coefficient, absorbed heat, dan pressure 

drop, pada variasi laju pengosongan (C-rate) dan laju aliran fluida 0,25 LPM, 0,50 LPM 

dan 0,75 LPM. 

Hasil menunjukkan bahwa temperatur rata-rata meningkat dengan bertambahnya 

C-rate, dan menurun seiring kenaikan laju aliran fluida. Heat transfer coefficient baterai 

LFP 18650 mencapai 176,89 W/m²·K (0,25 LPM), 189,82 W/m²·K (0,50 LPM), dan 

232,86 W/m²·K (0,75 LPM). Pada baterai NMC 18650, nilai masing-masing sebesar 

171,44 W/m²·K (0,25 LPM), 286,10 W/m²·K (0,50 LPM), dan 334,12 W/m²·K (0,75 LPM) 

pada C-rate 3C. Peningkatan laju aliran di atas 0,50 LPM menghasilkan pressure drop 

yang signifikan tanpa peningkatan perpindahan panas yang sebanding. SF33 menunjukkan 

performa lebih baik dibanding HFE 7100. Pada akhir pelepasan untuk immersion cooling 

fluida HFE 7100 (berbasis hydrofluoroether) dan Fluida SF33 (berbasis 

hydrofluoroolefin), temperatur rata-rata akhir sebesar 33,10 °C dan 32,70 °C untuk baterai 

NMC 18650, sedangkan untuk baterai LFP 18650 temperatur rata-rata akhir sebesar 31,53 

°C dan 29,80 °C pada discharge rate 3C.  

Lithium-ion (Li-ion) batteries are widely used in electric vehicles (EVs) due to their 

high energy density and long service life. However, their performance and safety are 

greatly affected by operating temperature, with an optimal range of 25–40 °C. Inefficiency 

in the thermal management system (BTMS) can lead to a decrease in capacity, 

performance, and even the risk of thermal runaway. Immersion cooling methods using 

dielectric fluids offer a potential solution due to their high heat transfer efficiency and 

ability to maintain battery temperature uniformity. 

This study examines the performance of immersion cooling using HFE 7100 fluid 

and SF3 fluid with a single LFP 18650 and NMC 18650 battery. The study was conducted 

by symmetrically immersing the batteries in the dielectric fluids HFE-7100 

(hydrofluoroether-based) and SF33 (hydrofluoroolefin-based) using an immersion cooling 

test facility. The parameters observed included temperature distribution, average 

temperature, heat transfer coefficient, absorbed heat, and pressure drop, at varying 

discharge rates (C-rate) and fluid flow rates of 0.25 LPM, 0.50 LPM, and 0.75 LPM. 

The results show that the average temperature increases with increasing C-rate and 

decreases with increasing fluid flow rate. The heat transfer coefficient of the LFP 18650 

battery reached 176.89 W/m²·K (0.25 LPM), 189.82 W/m²·K (0.50 LPM), and 232.86 

W/m²·K (0.75 LPM). For the NMC 18650 battery, the values are 171.44 W/m²·K (0.25 

LPM), 286.10 W/m²·K (0.50 LPM), and 334.12 W/m²·K (0.75 LPM) at a C-rate of 3C. 

Increasing the flow rate above 0.50 LPM results in a significant pressure drop without a 

corresponding increase in heat transfer. SF33 demonstrates better performance than HFE 

7100. At the end of discharge for immersion cooling with HFE 7100 fluid 

(hydrofluoroether-based) and SF33 fluid (hydrofluoroolefin-based), the average final 

temperature was 33.10 °C and 32.70 °C for the NMC 18650 battery, while for the LFP 

18650 battery, the average final temperature was 31.53 °C and 29.80 °C at a discharge rate 

of 3C.

Kata Kunci : Kata Kunci: Immersion cooling, dielectric fluid, thermal management, lithium-ion battery, heat transfer coefficient, thermal runaway.